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TwinTeeth:兼具PCB印刷、3D打印、CNC功能的迷你工厂

标签: 3D打印机 3D打印
发布时间: 2015-02-26 07:00 来源: 天工社 作者: 网络 点击: 我要评论 条评论)

又一次,富有才华的黑客们证明了,开源开发才是未来最快捷、最有效率的科技进步方式。它不仅能够确保技术能够被尽可能多的人使用,而且也为技术知识最快、最有成效的增长和扩张打开了大门。比如像这一次,西班牙科技博客Diyouware.com的两兄弟就以开源的方式,开发出了一款名为TwinTeeth的多用途PCB制造设备,这台设备绝对称得上是一座迷你工厂。

如果您从来没听说过Diyouware.com的话,天工社在这里为您略微介绍一下,它是一个以机器人技术、机电一体化和软件开发为主题的博客,博主是两个人。该博客坚守开源设计的精神,他们通常会介绍一些有趣的硬件制造项目并免费共享所有设计和文件。六个星期前,天工社曾经报道了他们使用蓝光DVD制作PCB打印机DiyouPCB的消息。而现在,他们好像进一步扩展了这个硬件项目,搞了个PCB迷你工厂出来,这个迷你工厂一部分是RepRap3D打印机、部分是激光雕刻机、还有一部分是数控铣床等。

延伸阅读:《用蓝光播放器部件制作一台开源PCB打印机》

TwinTeeth及其各种工具头

据两位博主介绍,在开发TwinTeeth之前,他们就在一些项目中碰到了机械振动和皮带共振的问题。“在我们开始进行TwinTeeh项目时,我们就担心找不到一个没有振动的机械设计,因为在DiyouPCB项目中我们几乎进行了各种尝试以避免机器振动。这是非常重要的,因为当用激光绘图时,由于光束非常细(接近620纳米)和任何微小的运动都将使绘图被扭曲。”

幸运的是,他们已经拿出了一些解决方案。首先,他们发现,皮带共振可以使用导螺杠避免。“这是我们最新设计的基础。但我们并没有关于如何消除其他类型的振动,主要是电机和直线轴承产生的振动,的清晰的思路。其灵感主要源于我的双胞胎婴儿,当他们首次尝试刷牙时。其中一人在按照正常的方式上下移动牙刷,而另外一个则觉得移动自己的头部而不是牙刷更加方便。这启发了我们。”他们解释道。

他们把同样的原理用在了最新打造的TwinTeeth上,这台机器主要移动构建床,而非工具头,看上去正好与Delta式3D打印机相反。“将工具头固定在机器的顶部有其好处:更换工具头很容易,因为它没有连到任何移动部件上,而机械臂也不需要再扯动连线、线材、重载荷、电缆拖链等一堆东西。”他们补充说。

因此,DiyouwareTwinTeethPCB打印机可以通过更换工具头,完成打造PCB所需的各个制造阶段。两兄弟保证,更换工具头非常简单,很容易就能做到。它能够让您在家轻松制作一块Arduino扩展板大小的电路板。事实上,它包括以下功能:

下面是TwinTeethPCB迷你工厂的运行视频:

因为它是开源的,而且支持更换各种工具头,理论上您自己也可以为它装上或者开发任何类型的工具头,使其具备各种各样的功能。只不过Twinteeth的工作空间小了点,只有70×80×60毫米。“我们是有意将它的制造尺寸减少至一块Arduino™扩展板大小的,因为我们宁愿做一些小而精的东西。”兄弟俩解释道,“现实中,人们也很少产生大的电路板,因为这样可以占用更小的空间,更易于管理。然而,它也具备可扩展性,如果您愿意的话也可以把它做得更大些。”

TwinTeeth与打钻工具头

TwinTeeth的电子系统采用的是常见的Arduino™Mega+RAMPS1.4+A4988电机驱动器组合。它使用了定制的软件包,包括支持各种工具头甚至是3D打印机的TwinTeeth固件,以及一个据说非常易用的多工具系统控制台。据天工社说,软件包里还有一个免费版本的EagleCadsoft,可用于非商业的CAD设计。“它很容易生成Postscript、钻孔和焊膏分布文件,TwinTeeth可以用来制造电路。”他们解释说。这意味着,他们的机器支持G代码、PostScript和BMP的文件,但您还需要使用自己的普通切片软件(如Slic3r)。

TwinTeeth的构建空间里使用了3台Nema17电机,其速度在1200-1500毫米/分钟的范围内,使之成为一个非常高效的机器。TwinTeeth还包括一个精密铝合金夹具床。至于激光,两兄弟再次使用了PHR-803T的激光头,其波长为405纳米。

至于它的3D打印功能——显然这是最重要的——并没有受到什么限制。他们使用的是众多RepRap用户比较常用的组合:Greg挤出机+J-头热端,其喷嘴直径为0.35毫米。

这种设置可支持1.75毫米线径的PLA或ABS线材。俩兄弟称其打印质量比得上或优于典型的桌面型3D打印机,因为它固定的出头可以确保非常高水平的精度。此外,他们的管理控制台软件也包含了校准、线材进料和挤出控制等功能。

TwinTeeth的3D打印管理界面

TwinTeethPCB迷你工厂的3D打印功能很强,事实上,作为后续开发项目的一部分,他们正在考虑开发一个SLA3D打印工具头。“我们已经绘制了一个使用激光工具头的草图。我们设计的主要特点是,激光会非常接近光敏树脂(小于10毫米),并并能够实现在一个点上非常小而且精确的完美聚焦。”他们补充说,而且他们也已经听说过有人使用PHR-803T做SLA3D打印的激光头。“所以我们是有可能做到这一点的。”

(责任编辑:单刀)
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